农业旱涝灾害气象因子的致灾阈值研究进展

农业易受旱涝影响造成严重损失,关于农业旱涝灾害气象因子的致灾阈值研究,在点尺度上从气象致灾因子的致灾机理、人工旱涝灾害试验及田间小区建立的作物模型模拟角度定量化致灾阈值;在面尺度上进行流域数理统计、气象致灾因子的旱涝指标以及理论假设基础上的气象致灾因子阈值等研究。目前存在的不足有:(1)研究内容上,气象致灾因子的致灾过程尚不甚清晰;(2)研究方法上,以统计方法建立的面尺度气象致灾因子及其可能阈值等尚未有较好的试验佐证。未来需要加强以下研究:(1)细化点尺度气象致灾过程研究,在致灾过程中寻找致灾规律,划定相应致灾阈值。(2)实现点、面尺度的转换,而其中转换工具的选取亦是决定尺度推绎和转换能否成功的关键。     

气温突变下内蒙古大兴安岭林区旱涝演变

【目的】探明内蒙古大兴安岭林区气候变化趋势及旱涝演变特征。【方法】基于内蒙古大兴安岭林区11个气象站1971—2015年年平均气温和月降水连续观测数据,利用一元线性回归、Mann-Kendall法以及标准化降水指数(SPI)方法进行了研究。【结果】(1)内蒙古大兴安岭林区年降水量在近1971—2015年来整体呈波动上升趋势,年际变化倾斜率为8.86 mm/10 a,但未通过显著性检验;年平均气温也呈上升趋势,并且通过0.001的显著性水平检验,年际变化率为0.4℃/10 a;(2)林区年平均气温在1987年发生增温突变,气温突变以后年降水量倾向率明显减小;(3)1971—2015年来林区旱涝频繁发生,20世纪70年代与21世纪00年代SPI12多小于0,这2个时期干旱发生较为频繁,而20世纪80年代至90年代以及21世纪10年代降水较多,这2个时期相对湿润,旱灾发生频率较低。【结论】1987年增温突变以后,林区旱涝事件发生更加频繁,并呈向极端干旱和极端湿润的方向发展;年时间尺度的SPI反映林区降水变化情况比较理想。     

太子河流域降水及旱涝时空演变特征分析

为研究太子河流域降水及旱涝演变特征,依据太子河流域19个雨量站1956-2006年逐日降雨资料,采用数理统计结合GIS空间分析技术,引入了降水距平百分率Pa、标准化降水指数SPI、长周期旱涝急转指数LDFAI等指标进行分析。结果表明,太子河流域降水量呈现非显著下降趋势,线性倾向率为-12.96 mm/(10 a),并且具有明显的空间差异性;太子河流域旱涝演变过程大致经历了4个阶段,20世纪90年代以来为干旱期,干旱发生的频率较高,多尺度SPI的综合应用能够较好地反映太子河流域旱涝演替过程;太子河流域旱涝急转现象频繁,典型年份旱涝急转强度具有明显的空间差异性。总体来说,涝转旱事件发生频率大于旱转涝事件发生频率,而旱涝急转事件主要发生在太子河流域下游区域,需重点关注旱转涝事件带来的影响。     

基于TRMM遥感数据的旱涝时空特征分析

基于光学遥感数据反演的植被指数和地表温度进行旱涝灾害监测在时间上具有滞后性,降水数据可以更加及时直观地反映地表干湿状态的变化,目前旱涝灾害监测应用地面点上降水观测站点的数据较多,热带降雨测量卫星(TRMM)被动微波遥感为大面积进行旱涝灾害监测提供了可能。利用江苏省1998年1月—2014年3月的TRMM 3B43月降水资料,采用尺度为12的标准化降水指数(SPI12),分析江苏省旱涝时空特征变化规律。分析结果表明:江苏省16年来发生旱涝灾害的几率为34.08%,其中发生旱灾的几率(16.74%)与发生涝灾的几率(17.34%)相接近;江苏省一年四季都易受到旱涝灾害的影响且旱灾与涝灾具有交替出现的特点;1999—2014年间多次出现较严重的旱涝灾害,且江苏中部地区更易受到旱涝灾害的影响。     

干旱指数在杭州市历年旱涝特征分析中的应用

为了加强杭州市的旱涝灾害监测和评估,利用5个气象站近50年的月降水资料,比较分析了Z指数和SPI计算结果的一致性与差异。采用频率分析、趋势变化特征分析和多尺度SPI分析等方法,研究了杭州市各站及各季旱涝的变化特征。研究表明：Z指数和SPI在计算杭州市旱涝情况结果基本一致;杭州市的干旱情况自西向东逐渐加重,洪涝反之;夏季与秋季易引起梅汛、台风洪涝与夏秋干旱交替出现。本文首次使用多时间尺度SPI计算杭州市的旱涝情况,为今后杭州市旱涝预测提供了一定的参考价值。     

河北平原冬小麦需水关键期降水变化特征

利用1957-2006年河北平原3个生态类型区冬小麦生长期内逐日降水资料,采用统计学和小波变换方法,分析了冬小麦需水关键期和全生育期内降水特征和短期变化趋势.结果发现:3个生态类型区冬小麦各生育期降水变率都很大,自然降水不能满足生长需水,但3个区的缺水状况和今后短时期降水量有一定的差异.拔节-孕穗期平均缺水80.1～84.8 mm,抽穗-乳熟期平均缺水184.9～203.3 mm,全生育期平均缺水362～388mm;近20年内除山前平原区冬小麦全生育期进入降水偏少期外,其余2个生态区均进入降水偏多期.     

东北三省地区生长季旱涝对春玉米产量的影响

评估生长季旱涝对作物产量的影响有助于农民采取措施增产保收.本研究基于1988—2017年气象站点数据和灾情、产量等统计数据,以中国东北三省为研究区,通过对比多时间尺度指标——标准化降水指数(SPI)和标准化降水蒸散指数(SPEI)与旱涝受灾率的关系,选择优势指数表征东北春玉米生长季干湿状况,基于HP滤波构建相对气象产量...     

基于SPI指数和CI指数的东北地区降水集中度与旱涝关系研究

研究以东北地区43个气象站1976-2015年逐日降水量数据为基础,采用降水集中度指数CI描述降水集中程度,标准化降水量指数(SPI)描述旱涝状况,以分析全年以及不同季节的降水集中度与旱涝关系为目标开展研究。结果表明:①东北地区年降水集中度高于各个季节的降水集中度,四季中冬季降水集中度最低;②在丘陵山地地区年CI指数与年尺度SPI正相关关系显著,降水多的年份降水分布也更为集中,更容易造成洪涝灾害;③不同季节之间,春、秋季有超过半数的站点的降水集中度与SPI正相关关系显著,春季在降水少的年份由于降水分布均匀,无效降水多,加剧了干旱。研究结果对于深入理解东北地区不同季节降水分布特征及对旱涝事件影响具有重要意义。     

湖北省降雨和洪涝特征时空变化规律分析

为揭示降水变化波动与区域旱涝灾害特性间的关系,采用降水集中指数(PCI)、降水异常指数(RAI)、标准化降水指数(SPI)、降水集中度(PCD)、降水集中期(PCP)和夏季长周期旱涝急转指数(LDFAI)等表征降水特性和旱涝急转特征的多个指标对湖北省区域内旱涝急转特性和降水时空变化特征进行了研究,并对其旱涝发生规律和年代际变化进行了系统探讨.研究结果表明:区域降水具有季节性,主要表现为PCI值一般介于11~19,个别年份大于20,RAI值高低值分别发生在7月份和12月份左右;受气候变化等因素影响,省内和不同分区内近年SPI呈现波动和上升趋势,旱涝灾害发生具有持续性;全省及各区PCI,PCD值偏大,PCP值越大即雨季出现越早,则越容易发生洪涝灾害,指示洪涝灾害风险不断增加,尤其鄂西南最为突出;全省年代际变化特征明显,全省按旱涝急转频率及强度各年代际结果依次为1960s,2010s,1970s,2000s,1990s,1980s, 同时与夏季降水百分率结果表现一致.文中所得的研究成果对了解区域旱涝灾害变化特性和防治自然灾害具有重要的理论借鉴和实践参考意义.     

近60年叶尔羌河流域干旱演变特征分析

旱涝灾害是制约叶尔羌河流域经济发展的重要因素,为预测研究区旱涝灾害变化趋势,本文选取1951—2015年叶尔羌河流域4个气象站的逐月降水量数据,利用标准化降水指数和小波分析方法,分析近60年来研究区旱涝演变特征.结果表明:该区旱涝事件发生频率高,不同时间尺度旱涝事件发生的平均频率为42.6%;在年代际尺度上,20世纪70年代干旱事件发生的频率最高,为25.2%;其次是2001—2015年,频率为22.7%,90年代洪涝事件发生的频率最高,为31%;研究区旱涝变化有4个特征时间尺度,分别为4年、10年、25年和31年,预测未来几年降水仍然偏多.     

1983―2015年中国西南地区干旱综合损失率与SPI的关系研究

【目的】揭示1983―2015年中国西南地区干旱综合损失率与SPI的关系。【方法】利用1983―2015年西南地区旱灾资料研究了西南地区旱灾在1983―2015年的变化规律及发生概率;利用40个代表站点1960—2015年的月降水量资料计算月、季和年尺度SPI值,进一步研究了1983―2015年不同时间尺度的干旱综合损失率与SPI的相关关系。【结果】1983―2015年西南地区干旱的受灾率、成灾率、绝收率和综合损失率的多年平均值分别为11.79%、5.84%、1.30%和4.86%,除云南的旱灾呈不显著上升趋势外,其他省份和整个西南地区的旱灾呈下降趋势,各省旱灾情况较为接近,其中云南和贵州的旱灾情况比广西和四川严重,西南地区干旱综合损失率大于6%的概率为29.8%。【结论】除云南省干旱综合损失率与5月SPI值最为相关外,其他省份和西南地区干旱综合损失率都与8月、夏季和年尺度的SPI值的相关性最大。     

基于SPI和云模型的海河平原区干旱特征研究

根据海河平原20个气象站1955—2019年逐日降水量计算了年尺度和季尺度的标准化降水指数(SPI),对各尺度不同等级的干旱频率及其时空特征进行分析;以年尺度SPI为样本,采用正态云发生器算法和多步还原逆向云变换算法构建云模型,分析了干旱的随机性和稳定性。结果表明,海河平原区干旱频率主要分布区间为[0.28,0.31],呈现轻旱高频、重旱低频的特点;春旱发生频率最高,冬旱频率最小,夏季地区间及年际间差异最大。年际间SPI云模型的3个特征参数均呈减小趋势,其中熵呈显著减小趋势,且超熵与熵呈显著正相关,即SPI分布的随机性和不均匀性变化趋势一致;空间上各站点超熵和熵则呈极显著负相关,随机性和不均匀性呈相反趋势;云特征的年际差异大于站点间差异,即云模型能够更好地反映区域年际间SPI在空间上的随机性和稳定性。海河平原整体上有趋于干旱的趋势,各站点SPI的随机性显著减小,且变化趋于稳定。     

黑龙江省降水变化趋势及其对农业生产的影响研究

基于黑龙江省36个气象站的降水量数据和12个地级市及1个地区的农业相关数据,采用改进的MannKendall检验法,通过计算年降水量和季节降水量的趋势检验统计量Z值,揭示了研究区降水量的变化趋势,进而分析了农业旱涝灾害的空间分布。结果表明,黑龙江省大部分地区冬、春季节降水量呈现上升趋势,夏、秋季节降水量及年降水量均呈下降趋势。黑龙江省农业受涝灾影响大于旱灾,涝灾主要分布在黑龙江省东部的双鸭山市、鹤岗市和佳木斯市,其未来降水量的下降趋势可在一定程度上缓解涝灾产生的危害;旱灾主要分布在黑龙江省西部的齐齐哈尔地区,其未来降水量的增加趋势可在一定程度上缓解旱灾产生的危害。     

人工增雨对缓解阜新市农业干旱的作用

利用阜新市阜新国家基本气象观测站1991—2021年降水量、土壤墒情气象观测数据、农业气象干旱灾情及人工增雨相关资料,采用数理统计方法对阜新市干旱特征及其对农业生产的危害、降水量分布及其与干旱相关性、云水资源开发潜力、人工增雨作业能力及其对缓解农业干旱的作用等进行分析、总结,提出科学开展人工增雨有效措施,旨在为阜新市科学合理开发空中云水资源、增加地面水资源总量、有效缓解农业干旱和减轻农业干旱灾害损失提供参考。     

气候变化背景下山西省气象干旱时空演变特征

干旱频发对生态资源、农业发展造成了严重影响,为揭示山西省干旱时空演变特征,基于1971—2020年山西省24个气象站点的逐月气象资料,利用改进的Mann-Kendall方法检验各气象因子的年变化趋势,采用FAO56 Penman-Monteith公式计算参考作物腾发量（ET0）,分析单个气象因子变化情况下ET0的变化特征和对气象因子的敏感性,比较各时间尺度（月、季、年尺度）不同干旱指数（降水距平百分率（Pa）、标准化降水指数（SPI）和标准化降水蒸散指数（SPEI））对山西省干旱灾害监测能力。结果表明：ET0与相对湿度呈负相关,气象因子对ET0的敏感性由大到小依次为相对湿度、日最高气温、2m处风速、日最低气温、日平均气温,ET0呈波动下降趋势。SPEI能够在多时间尺度上有效反映山西省干旱状况,是该地区干旱监测的有效工具。在月、季、年尺度下,比较3个干旱指数, Pa检测效果较差,〖JP2〗SPI和SPEI在某些地理区域存在较大差异,整体而言,SPEI在多数地区检测干旱的性能更好;SPEI-1〖JP〗尺度下,各干旱等级发生频率由大到小依次为轻旱（14.8%）、中旱（10.6%）、重旱（5.6%）、特旱（1.9%）,3月干旱发生率最高（34%）,12月发生率最低（31.8%）,吕梁市、晋中市、大同市干旱情况较为严重;SPEI-3尺度下,季节发生干旱频率由大到小依次为秋季（33.5%）、夏季（32.5%）、春季（31.9%）、冬季（31.4%）,大同市、长治市特旱发生频率最高,旱情最为严重,忻州市轻旱频率、朔州市中旱频率、吕梁市重旱频率最高;SPEI-12尺度下,轻、中、重、特旱频率分别为14.8%、10.5%、5.4%、2.3%,SPEI-12相较SPEI-1和SPEI-3识别重旱、特旱的站点更多,并基于游程理论得出,山西省南部干旱频次更多,东部干旱历时更长、干旱严重程度更大,干旱峰值主要出现在山西省南北部,由于年均降水呈波动性下降,年均气温整体上升,山西省的气候趋于暖干化,南北部旱情将有所加重,中部地区旱情有所减缓,全域性干旱仍有很大发生可能。     

分蘖期和幼穗分化期旱涝急转对超级杂交早稻产量和品质的影响

为了探明"旱涝急转"对水稻稻米品质和产量形成的影响,以超级杂交早稻品种(淦鑫203)为材料,采用桶栽方式,分别于分蘖期和幼穗分化初期设置"不旱不涝"(CK)、"干旱不涝"(F1,T1)、"不旱淹涝"(F2,T2)及"旱涝急转"(F3,T3)等处理,分析了稻米品质和产量指标。结果表明,分蘖期"旱涝急转"对稻米品质影响总体较小,仅稻米垩白度较CK下降较为明显,其余稻米品质指标与CK间差异不显著;与CK相比,幼穗分化期"旱涝急转"则显著降低整精米率、粒长和胶稠度,降幅分别达20.05%、9.70%、29.35%,各处理间直链淀粉质量分数无显著差异;"旱涝急转"处理垩白粒率和垩白度较CK分别增加5.64%和20.39%,而稻米外观品质、加工品质和蒸煮品质均不同程度下降;分蘖期和幼穗分化期不同水分胁迫下超级杂交早稻单株产量均不同程度下降,其中分蘖期和幼穗分化期"旱涝急转"处理较CK单株产量分别下降30.27%和43.37%,分蘖期处理主要为每穗总粒数和单株有效穗数下降,幼穗分化期处理主要为每穗总粒数和结实率下降。总体上,幼穗分化期"旱涝急转"较分蘖期"旱涝急转"对稻米加工品质、外观品质、蒸煮品质及产量形成的不利影响更大。     

淮河流域1960-2014年水文、气象干旱指数及其与历史旱灾的关系

基于淮河流域1960-2014年的逐月降水数据、1956-2000年的逐月天然径流数据和1960-2000年的洪旱灾害受灾面积数据,借助SPI和SSI干旱指数,采用MK趋势分析、相关分析等方法探求区域气象和水文干旱的时间特征,揭示水文干旱对气象干旱的响应规律,并分析干旱指数与历史旱灾的关系.结果表明:SPI指数反映出的...     

基于集对分析的华北地区气温、降水组合空间分布规律研究

区域气温、降水的空间组合分布特征对农业生产和资源利用具有重要影响。基于1960-2019年华北地区40个气象站逐日降水量和平均气温数据,采用标准化降水量指数(SPI)确定不同降水年型(涝年、正常、旱年),采用积温距平确定不同温度年型(高温、平温、低温),利用集对分析法分析华北地区60年间的气温、降水组合空间分布规律。结果显示:研究区高温年较多的站点低温年发生频次也较高,总体而言在中部地区高温年发生频次较低;涝年发生频次在研究区北部和东部地区较高,不同站点之间差异较高温年和低温年小,但同样空间分布无明显规律;温度和降水的联系度在空间上具有明显的由西南部地区向北部和沿海地区降低的趋势,产生的主要原因是北部和沿海地区高温干旱和低温洪涝这两种对立特征年型发生频率较高。研究结果对于了解研究区水热分布状况,指导防灾减灾、农业规划布局等具有一定的意义。